包络渐开线齿廓圆柱蜗杆传动制造技术

本发明专利技术——包络渐开线齿廓圆柱蜗杆传动，属蜗杆蜗轮传动。适用于传递空间互相垂直而不相交的两轴间的运动和动力。蜗杆齿形是切刀盘在双自由度啮合运动中直线齿廓族的包络。根据加工特点，可以认为包络渐开线齿廓圆柱蜗杆，是ｃｏｎｅ型环面蜗杆在双自由度共轭加工运动中的柱化形式。因此，该种发明专利技术具有环面蜗杆传动的优越特性。它是现有蜗杆传动技术的创新。说明书重点介绍了本发明专利技术的技术特点，是按照包络法原理实现了蜗杆蜗轮加工的精确包络。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于蜗杆蜗轮传动，用于传递空间互相垂直而不相交的两轴间的运动和动力。现将已有蜗杆传动技术状况简述如下蜗杆传动分圆柱蜗杆传动和环面蜗杆传动。其中，圆柱蜗杆有以下几种型式DIN-3975ZA型，ZN型，ZI型，ZK型和ZC型。环面蜗杆有以下几种型式cone型，plane型，Bostock-Renk型。文献表明圆柱蜗杆加工采用螺旋运动方式;环面蜗杆加工采用共轭运动方式。不同的加工运动方式，使两类蜗杆传动具有不同的啮合特性，其主要表现为接触线的性质及分布。从传动性能比较，环面蜗杆传动具有明显的优势。关于蜗杆传动制造技术，文献指出，圆柱蜗杆传动存在“不同一性”，环面蜗杆存在“不协调性”。所谓“不同一性”，是指刀具的加工位置及几何参数，与工件的装配位置及啮合参数的不一致。由此能引起装配效果和传动质量的下降。所谓“不协调性”，是指环面蜗杆必须经过修型加工，才能保证传动的效果。因此，制造技术复杂并难于掌握。其实际传动质量往往达不到理论分析的水平。本专利技术包络渐开线齿廓圆柱蜗杆传动，是现有蜗杆传动技术的革新。其加工方式不采用螺旋运动，而是属于双自由度啮合运动方式。蜗杆的齿形是cone型切刀盘在相对运动中直线齿廓族的包络。根据啮合原理，双自由度的运动方式，使蜗杆接触线发生线性蜕变，而且具有多齿同时工作的特点。这表明包络渐开线齿廓圆柱蜗杆是cone型环面蜗杆在双自由度共轭加工运动中的柱化形式。蜗杆的齿形特性，决定了采用cone型环面蜗杆的切刀盘进行车削加工，同时根据包络法原理用渐开线齿廓蜗杆反包络的直齿平面珩磨轮珩磨蜗杆，是本技术的基本特点。专利技术包络渐开线齿廓圆柱蜗杆传动之目的。1.从理论和工艺上解决蜗杆传动齿面的润滑条件。提高承载能力和传动效率;2.采用双自由度啮合运动方式加工原理，可以实现工艺与理论的统一，蜗杆蜗轮加工可以精确的包络。从而克服制造技术中的“不同一性”和“不协调性”;3.按上述原理设计和改装的加工机床，运动误差的传递具有规律性变化，系统精度高。能得到满意的加工精度。不需进口蜗杆加工设备;4.生产效率高，技术容易掌握，有利于技术成果的推广和应用。关于包络渐开线齿廓圆柱蜗杆的制造技术(一)蜗杆齿廓的包络原理文献指出，渐开线齿廓可以有不同的形成方法，即在下述齿廓相对运动中的包络。a.齿条的直线齿廓，b.另一个齿轮的渐开线齿廓。根据包络法原理，齿轮与齿条的啮合齿形具有互为包络的关系，至于会麽齿形未作任何限制。而蜗杆可以认为是齿条在双自由度啮合运动中空间形式的数字抽象。因此，采用Cone型环面蜗杆切刀盘加工圆柱蜗杆，在双自由度啮合运动中，切削刃的运动轨迹，形成对蜗杆齿面的直线齿廓族的包络，包络的齿廓为凸渐开线。(二)蜗杆切刀与切刀盘的设计方法cone型环面蜗杆的轴向截面为直线的条件，决定了所须用的刀具是切刀的形式。加工时切刀的刃口必须与cone型环面蜗杆的齿面相重合，其延长线同时相切于成形圆。通过刀盘的回转，完成对蜗杆齿面的加工。本专利技术也采用同类刀具设计原理，只是加工运动为双自由度啮合运动。现将切刀及切刀盘设计方法分述如下1.蜗杆切刀设计加工蜗杆的切刀，由于螺纹升角的影响，两侧前角不相同。为便于制造和重磨，加工蜗杆齿槽两侧分别采用两把切刀。加工齿槽右侧齿形的切刀称右切刀，反之称左切刀。如附图说明图1所示a为右切刀、′b为左切刀。(1)图1所示右切刀的前角、后角和顶刃后角，加工右旋蜗杆前角γy＝(10～12°)+γ后角αy＝0°顶刃后角αe＝8°(2)图2所示左切刀的前角、后角和顶刃后角，加工右旋蜗杆前角γz＝0°后角αz＝(4～6°)+γ顶刃后角αe＝8°(3)图3所示前刃面的轮廓尺寸ε=α- (90°)/(Z2) +90W=2α- (180°)/(Z2)b=0.65×｛d2.Sin (90°)/2 -［(d2+2c)-d2］+g(α- (90°)/(Z2) )｝式中γ-螺旋角α-压力角z2-蜗轮齿数d2-蜗轮分度圆直径da2-蜗轮外圆直径c-齿顶隙Rca-刀具顶圆半径2.蜗杆切刀盘设计切刀盘(图4)是使安装在其刀架上的切刀，通过机床的相对运动，使切削刃的运动轨迹，在加工蜗杆的过程中形成对蜗杆齿面的包络。切刀盘设计应遵循以下原则a.切削刃应位于切刀方体的棱边上，安装后要保持与成形圆相切。b.所有切削刃应位于同一平面，位置的几何关系应附合齿轮齿距的精度要求。c.不能同时有两把以上的切刀参予切削。切刀盘几何设计计算(1)当量齿数等于蜗轮齿数z2(2)模数等于蜗轮模数ms(3)分度圆直径 d2＝ms·z2(4)切刀最大回转直径dca＝2A-df1A-中心距df1-蜗杆根圆直径(5)两切刀在分度圆上的夹角θ1= (360°)/(Z2) ·nt1nt1-两切刀间包含的周节数一般选nt1＝4.5θ2= (360°)/(Z2) ·nt2nt2-两切刀间包含的周节数按下述方法确定nt2= (Z2-3ntl)/3 +0.5公式中的 (Z2-3ntl)/3 取正数部分(6)两组切刀对称中心线的夹角(三)包络加工蜗杆机床1.图5为机床传动系统图2.包络加工蜗杆的机床结构该机床为专利技术者自己设计的专用设备。它包括以下几个部分a.床头箱，b.尾座，c.床身，d.溜板，e.分齿运动挂轮机构，f.进给运动挂轮机构，g.差动运动挂轮机构，h.回转工作台3.包络加工蜗杆机床的运动性质包络加工圆柱蜗杆时，机床应具有以下运动;a.工件转动(形成切削速度)b.分齿运动(保证加工件与刀具的传动关系)c.进给运动(实现共轭条件下的柱化运动)d.差动运动(保证双自由度啮合运动的补偿转动。)上述运动链相互联系，具有封闭环的性质。4.机床运动分析及调正计算(1)工件转动∩工件＝1450× 1.60/320 ×∪V× 24/48Uv变速机构(2)分齿运动1蜗杆×50/50 ×U∑× 50/50 × (a)/(b) × (c)/(d) × 35/35 × 35/35 × 1/72 = (K)/(Z2)式中U∑合成机构 U∑＝1K蜗杆头数 Z2蜗杆齿数简化得 (a)/(b) · (e)/(d) = (72k)/(Z2)(3)蜗杆轴向进给运动1蜗杆× 72/1 × 35/35 × 35/35 × 1/3 × 1/24 × (a1)/(b1) × (c1)/(d1) ×t=S式中t丝杠螺距t＝6s进给量简化得 (a1)/(b1) · (c1)/(d1) = 5/3 S(4)差动运动1蜗杆× 72/1 × 35/35 × 35/35 × 1/30 × 1/24 × (a1)/(b1) × (c1)/(d1) × 35/35 × (a2)/(b2) × (c2)/(d2) × 1/30 ×2×…50/50 × (a)/(b) × (c)/(d) × 35/35 × 35/35 × 1/72 ×m3z2＝s式中 (a)/(b) · (e)/(d) = (72k)/(Z2)(a1)/(b1) · (c1)/(d1) = 5/3 SK蜗杆头数Z2蜗轮齿数m3模数s进给量简化得 (a2)/(b2) · (c2)/(d2) = 28.67488976/(ms·k)(四)蜗杆的加工1.图6为蜗杆加工示意图，图6a为切削刃几何关系图。2.蜗杆的切齿加工，必须在以下准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于传递空间互相垂直而不相交的两轴间运动和动力，特别包络渐开线齿廓圆柱蜗杆传动，其特征在于：ａ．渐开线凸齿廓圆柱蜗杆及凹齿廓蜗轮的传动副；ｂ．用直线刃切刀盘包络加工圆柱蜗杆技术；ｃ．用渐开线凸齿廓蜗杆（刀具）反包络直齿平面及 斜齿平面齿轮技术；ｄ．用包络加工蜗杆机床进行加工圆柱蜗杆；ｅ．应用包络法原理珩磨蜗杆齿面的加工技术。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐继鸿，郝殿勇，
申请(专利权)人：中国迅达电梯有限公司北京电梯厂，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]